15. Предварительно напряжённый железобетон. Значения предварительных напряжений в ар-ре и бетоне. Потери предварительных напряжений в ар-ре?

Начальные предварительные напряжения в ар-ре не остаются постоянными , с течением времени они уменьшаются. Различают первые потери предварительного напряжения в ар-ре , происходящие при изготовлении эл-та и обжатия бетона, и вторые потери, происходящие после обжатия бетона.

ПЕРВЫЕ ПОТЕРИ. Потеря от релоксаций напряжений в ар-ре при натяжении на упоры; зависят от способа натяжения и вида ар-ры.

Например σ₁=0.05σ_sp- при электротермическом способе натяжения

Вторые потери от температурного перепада σ₂=1,25Δt-для бетонов классов В15…В40; σ₂=1Δt для В45 и выше; Δt- разность между температурой ар-ры и упоров, воспринимающих усилия натяжения.

Потери от деформаций анкеров, в следствии обжатия шайб, смятия головок, смещения стержней в захватках при механическом натяжении на упоры σ₃=(λ/L)Е₃ , где L-длина натягиваемого стержня. При электротермическом натяжении σ₃=0. При натяжении на бетон σ₃=((λ₁+λ₂)/L)E_s, где λ₁=1 мм- обжатие шайб, расположенных между анкерами и бетоном эл-та; λ₂=2 мм- смещение анкеров.

Потери от трения ар-ры о стенки каналов или поверхность конструкции при натяжении на бетон λ₁=1 мм- обжатие шайб, расположенных между анкерами и бетоном эл-та; λ₂= 1 мм- смещение анкеров.

Потери от трения ар-ры о стенки каналов или поверхность конструкции при натяжении на бетон,

Потери от деформации стальной формы при изготовлении предварительно напряжённыз эл-ов и натяжении ар-ры домкратом.

Потери от быстронатекающей ползучести бетона зависит от условий твердения, уровня напряжений и класса бетона.

ВТОРЫЕ ПГОТЕРИ: 7.потери от релоксаций напряжений в ар-ре при натяжении на бетон высокопрочной ар-ной проволоки и стержневой ар-ры: σ₇= σ₁.

8. потери от усадки бетона и соответствующего укорочения эл-та зависит от вида бетона, способа натяженияар-ры, условий твердения.

9. потери от ползучести бетона. Для тяжелого бетона класса В35 и выше и лёгкого бетона при плотном мелком заполнители.

10. потери от смятия бетона под влиянием спиральной кольцевой ар-ры σ₁₀=70-22d

11. потери от дефор-ций обжатия стыков между блоками сборных конструкций σ₁₁=(nλ/L)E₃, где n- число швов конструкций; L-длина ар-ры,м;

На основании исследований, опыта изготовления и эксплуатации предвар. напряж. эл-ов значение предвар. напряж. σ_sp и σ_sp′ в ар-ре, расположенной в сжатой и растянутой зонах, от действия внешней нагрузки установлены нормами с учётом предельных отклонений так, чтобы для стер. и проволочной ар-ры выполнялось условие σ_sp+р ≤ R_sn; σ_sp-р ≥0,3 R_sn. Начальное контролируемое напряжение в ар-ре равно σ_сот= σ_sp- σ₃- σ₄. Начальное контролируемое напряжение при натяжении на бетон σ_сот= σ_sp-α σ_вp ; σ_сот′= σ_sp′′-α σ_вp′ , где σ_вp, σ_вp′- напряжения в бетоне при обжатии.

Передаточную прочность бетона к моменту обжатия R_bp устанавливают так, чтобы при обжатии не создавался слишком высокий уровень напряжений, сопровождающийся значительными дефор-ями ползучести и потерей предварительного напряжения в ар-ре.

R_bp принимают по расчёту не менее 11Мпа для Ат-4; для ар-ных канатов не менее 15,5 Мпа; а также не менее 50% прочности бетона.

При обжатии в бетоне развиваются неупругие деф-ции, эпюра нормальных напряжений приобретает криволинейные очертания. В упрощённой постановке задачи напряжения в бетоне при обжатии определяют в предположении упругой работы сечения.

16. Конструирование сборной ребристой железобетонной плиты перекрытия. Как подобрать рабочую арматуру в продоль­ных ребрах и полке плиты? Показать принципиальную схему армирования плиты

Расчёт прочности плит сводится к расчёту таврового сечения с полкой в сжатой зоне. В большинстве случаев нейтральная ось проходит в пределах толщины сжатой полки, поэтому, определив

Находят по табл. ξ и, проверяют условие х=ξh₀≤ , затем находят площадь растянутой арматуры:

X=R_sA_s/(R_b ); M≤ R_b x(h₀-0.5x)

Поперечную арматуру плиты рас­считывают из условия прочно­сти по наклонному сечению по расчётной ширине ребра b, равной суммарной ширине всех рёбер сечения.

Армирование ребристой плиты:

K-1 – каркас продольных рёбер K-2 – каркас поперечных ребер С-1 нижняя сетка С-2 верхняя сетка

Для предварительно напряжённых плит применяют бетон класса В15, В25.

В качестве напрягаемой продольной арматуры применяют стержневую арматуру классов A-4, 5, At-4c, At-5. высокопрочную проволоку и канаты.

17. Внецентренно сжатые эл-ты прямоугольного сечения. Основы конструирования. Запишите условия прочности внецентренно сжатого эл-та прямоугольного сечения с большими эксцентриситетами. Показать, как учитывается влияние гибкости на несущую способность эл-та

Рис. IV.8. К расчету внецентренно сжатых эле­ментов прямоугольного сечения (при xlh-^^y)

В условиях внецетренного сжатия находятся колонны одноэтажных производственных зданий, загруженных давлением от кранов, верхние пояса безраскосных ферм, стены прямоугольных подземных резервуаров.

Поперечные сечения внецентренно сжатых эл-ов целесообразно делать развитыми в плоскости действия момента. Продольную и поперечную ар-ру сжатых элов объединяют в плоские и пространственные каркасы, сварные или вязанные. Продольные стрежни размещают вблизи коротких граней поперечного сечения эл-та. Насыщение поперечного сечения внецентренно сжатых эл-ов оценивают коэффициентом армирования по площади сечения рабочих стержней продольной ар-ры, расположенных у одной из коротких граней.

Условие прочности:

Ne=R_bbx(h₀-0.5x)+R_scA_s′(h₀-a) (1)

∑N=0

N+R_sA_s+R_bbx-R_scA_s′=0

Находим x и подставляем в (1).

Применять очень гибкие центрально- сжатые эл-ты не рационально, поскольку несущая способность их сильно снижается вследствие большой деформативности. Во всех случаях эл-ты должны иметь гибкость в любом направлении λ=L₀/I ≤ 200 , а колонны здания

λ=L₀/I ≤ 120

η=1/(1-N/N_ec)

e=h/2-a+e₀η

18. Основные принципы компоновки и проектирования зданий с использованием железобетонных конструкций. Для чего устраиваются по длине здания деформационные швы? Рас­крыть понятия «типизация сборных элементов». «унификация раз­меров и конструктивных схем зданий». Что является основой унификации

Основные принципы компоновки и проектирования: необходимо на базе отдельных эл-ов зд-ия, плиты, балки, перекрытия, колонны и т.д разработать такую конструктивную схему при которой совме­стная работа всех этих эл-ов обеспечит надёжное сопротивление деформированию в горизонтальном направлении под влиянием различных нагрузок, должна обладать достаточной пространствен­ной жёсткостью. При всех конструктивных схемах здание должно быть экономичным, т.е максимально использование машин при монтаже, минимум ручного труда и расхода строительных мате­риалов. Основными принципами проектирования явл. типизация эл-ов и унификация размеров и схем здания.

Деформационные швы. С изменением температуры жбк дефор­мируются, при усадке бетона- укорачиваются, при неравномерной осадки фундаментов в них возникают дополнительные усилия. Чтобы уменьшить или исключить возникающие дополнительные усилия ж/б конструкции делят по длине и ширине деформацион­ными швами на деформационные блоки. Их кол-во зависит габари­тов здания. Швы бывают: температурные, осадочные, температур- но- осадочные. В зависимости от типа шва определяются его кон­структивные решения и выполнение.

Типизация: понимает под собой задачу ограничения числа типов эл-ов в зд-ии, а применение их сделать массовым для большего числа зд-ий различного назначения. Практика проектирования, изготовления и эксплуатации эл-ов позволила отобрать для каждо­го типа (колонн, балок и т.д) наиболее рациональное решение(по расходу материалов, приведённым затратам), которое принимает­ся за типовое для массового заводского изготовления. Типизация осуществляется не только для отдельных конструкций, но вцелом для зд-ий и сооружений. Отсюда типовые проекты домов, общест­венных и пром. зд-ий. А несущая способность типовых эл-ов изме­няется за счёт изменения класса бетона и % арматуры.

Под унификацией понимают приведение к единообразной сис­теме размеров сооружений, габаритных схем, эл-ов, привязок к осям. При унификации всё объёмно- планировочное решение сведены к нескольким схемам, удовлетворяющим почти все основ­ные потребности производства. Основой унификации является – единая модульная система.

19. Обеспечение пространственной жёсткости многоэтажных промышленных и гражданских зданий. Дайте пояснение о системах рамных, связевых и рамно-связевых

Основные несущие конструкции многоэтажного каркасного здания- ж/б рамы и связывающие их междуэтажные перекрытия.

Рис. XV.i. Конструктивный план много­этажного каркасного промышленного зда­ния

1—поперечные рамы; 2—продольные вер­тикальные связи; 3—панели перекрытий

Пространственная жёсткость здания обеспечивается в поперечном направлении работой многоэтажных рам с жёсткими узлами- по рамной системе, а в продольном- работой вертикальных стальных связей или же вертикальных ж/б диафрагм, располагаемых по рядам колонн и в плоскости наружных стен, - по связевой системе. Если в продольном направлении связи или диафрагмы по технологическим условиям не могут быть поставлены, их заменяют продольными ригелями. В этом случае пространственная жёсткость и в продольном направлении обеспечивается по рамной системе.

При относительно небольшой временной нагрузке на перекрытия пространственная жёсткость и в поперечном направлении обеспечивается по связевой системе; при этом во всех этажах устанавливаются поперечные вертикальные диафрагмы.

Кроме промышленных зданий каркасные конструкции применяют для различных административных и общественных зданий с большими помещениями, редко расположенными перегородками, а в некоторых случаях и для жилых домов высотой более 25 этажей. Основными несущими конструкциями многоэтажного каркасного здания явл ж/б рамы, вертикальные связевые диафрагмы и связывающие их междуэтажные перекрытия.

При действии горизонтальных нагрузок обеспечение совместной работы разнотипных вертикальных кон-ций в многоэтажном здании достигается благодаря высокой жёсткости при изгибе в своей плоскости междуэтажных перекрытий, работающих как горизонтальные диафрагмы. При поперечных многоэтажных рамах и поперечных вертикальных связевых диафрагмах горизонтальные нагрузки воспринимаются вертикальными конструкциями совместно и каркасное зд в поперечном направлении работает по рамно- связевой системе, при этом в продольном направлении при наличии только вертикальных связевых диафрагм зд работает по связевой системе.

Рис. XV.14. Конструктивные планы каркасных многоэтаж­ных гражданских зданий

о — с поперечными рамами;

б—с продольными рамами;

1 — связевые диафрагмы; 2 — панели перекрытий; 3—риге­ли рам

При поперечном расположении вертикальных связевых диафрагм и продольном расположении многоэтажных рам здание в поперечном направлении работает по связевой системе, а в продольном – по рамной.

Конструктивная схема каркаса при шарнирном соединении ригелей с колоннами будет связевой в обоих направлениях.

Бескаркасные (панельные) конст-ии применяют для жилых домов, гостиниц и др с часто расположенными перегородками и стенами. В панельных зданиях основными несущими конст-ями служат вертикальные диафрагмы, образованные панелями внутренних несущих стен, расположенными в поперечном, иногда в продольном направлении, и связывающие их междуэтажные перекрытия. Как в поперечном, так и в продольном направлении воспринимает горизонтальную нагрузку по связевой системе.

Рис. XV.15. Конструктивный план панельного здания

1 — поперечные несущие пане­ли стен; 2—продольные несу­щие панели стен; 3—плиты перекрытия; 4—навесные па­нели ограждающих стен

Возможны другие конструктивные схемы многоэтажных зданий. К ним относятся, например, каркасное зд с центральным ядром жёсткости, в котором в качестве вертикальных связевых диафрагм используются внутренние стены лифтовых и вент шахт, лестничных площадок, зд-ие с 2-мя ядрами жёсткости открытого профиля- в виде двутавров; зд-ие с 2-мя ядрами жёсткости и сложной конфигурацией в плане, позволяющей индивидуализировать архитектурное решение.

Рис. XV.17. Конструктивные планы многоэтажных каркас­ных зданий

в—с двумя ядрами жестко­сти; б—с двумя ядрами жест­кости, сложной конфигурации, возводимые методом подъема перекрытий; 1—плиты пере­крытия; 2—ригели рам; 3— ядро жесткости двутаврового профиля; 4 — связевые диа­фрагмы; 5 — замкнутое ядро жесткости; 6 — монолитное безбалочное перекрытие

Рис. XV.16. Конструктивный план многоэтажного каркасно­го здания с центральным яд­ром жесткости

1—ригели рам; 2—плиты пе­рекрытия; 3 — ядро жесткости

В описанных конструктивных схемах зд-ий горизонтальные воздействия воспринимаются по рамно-связевой или связевой системе

20. Основные принципы конструирования предварительно напряженной железобетонной плиты перекрытия с пустотами круглого сечения. Покажите расчетную схему и расчетные сечения по подбору арматуры. Приведите схему размещения рабочей и конструктивно принимаемой арматуры. Какие классы арматуры используются для изготовления таких плит

Схематичное конструктивное решение.

Плита перекрытия определяется на ригели, работает на изгиб и для уменьшения расхода материалов проектируется облегчённая – с пустотами. Ширина 1.4-2.4 м через 0,1 м. Высота сечения 20-24 см. После установления размеров сечения плиты задавшись классами расчетной ар-ры и бетона производим расчёт плиты по нормаль­ным и наклонным сечениям.